L’artiste qui révéla la véritable nature du cerveau

Dr David M. Warmflash

Auteurs et déclarations

20 octobre 2021

« Les hypothèses vont et viennent, mais les résultats restent », Dr Santiago Ramón y Cajal

Aujourd’hui, les neurochirugiens ont l’habitude de traiter des pathologies en retirant du tissu cérébral et ils utilisent en routine des techniques d’imagerie de haute définition pour poser des diagnostics. Il est difficile d’imaginer que le talent artistique était, à une certaine époque, aussi important pour un spécialiste en neurosciences que ses connaissances et ses aptitudes scientifiques. C’était pourtant le cas de la fin du XIXe siècle jusqu’au début du XXe siècle. La microscopie et la photographie, outils alors en plein développement, n’avaient pas encore été assemblées pour permettre d’obtenir des images microscopiques. À l’instar des astronomes de l’époque qui observaient le ciel à l’aide du télescope, la précision des images obtenues dépendaient de la capacité à dessiner de celui qui regardait à travers ces outils.

Santiago Ramón y Cajal (1852-1934)

L'étude du cerveau et du système nerveux en général était particulièrement complexe à la fin de XIXe siècle, les neurones étant difficiles à observer sans une coloration spécifique. Même si les scientifiques commençaient à concevoir l’organisme comme un assemblage de cellules, celles-ci étaient représentées comme de petites entités compactes, similaires aux cellules sanguines et épithéliales. L’idée que des cellules puissent être de longues fibres dotées de ramifications (désormais connues sous les termes d’axone et de dendrite), n’avait pas encore été envisagée… Sauf par le Dr  Santiago Ramón y Cajal (1852-1934). Il est en effet considéré aujourd’hui comme le père de la neuroscience, notamment pour sa contribution majeure dans la description de l’anatomie du cerveau et de sa structure cellulaire. Certains lecteurs se souviennent peut-être de son nom mentionné dans l’histoire de Jean-Martin Charcot.

Comme nous le verrons plus tard, c’est Camillo Golgi (1843-1926) qui est à l’origine de la méthode de coloration qui fut ensuite perfectionnée par Ramón y Cajal. Celui-ci a pu alors démontrer que le système nerveux était composé de cellules et non pas d’un réseau ininterrompu de fibres, comme le défendait Golgi. Les deux scientifiques ont d'ailleurs reçu conjointement en 1906 le prix Nobel de physiologie/médecine en reconnaissance de leurs travaux sur la structure du système nerveux.

Du dessin anatomique à la médecine

Santiago Ramón y Cajal a grandi à Petilla de Aragón, dans le Nord de l’Espagne, où sa nature espiègle et rebelle l’a conduit à mener diverses expérimentations, comme la construction d’un véritable canon suffisamment fonctionnel pour détruire la porte du voisin. Fils du chirurgien et anatomiste Juste Ramón Casasús (1822-1903), le jeune Santiago ne s’intéressait initialement pas à la médecine, mais plutôt aux arts et la gymnastique. Il a d’ailleurs voué, tout au long de sa vie, une passion pour les œuvres de Francisco Goya (1746-1828) qui était également originaire d’Aragon. Il s’est finalement tourné vers la médecine, encouragé par son père qui avait pris l’habitude, à partir de 1869, de l’emmener dans les cimetières pour récolter des ossements afin de les dessiner. À l’âge de 16 ans, il a commencé à dessiner ses trouvailles avec beaucoup de précision, développant ainsi un intérêt pour l’anatomie qui l’a finalement conduit à l’université de Saragosse pour y étudier la médecine.

Doté d’excellentes aptitudes pour la dissection anatomique, il obtient son diplôme de médecine en 1873. Il a alors travaillé comme médecin dans l’armée, et a été envoyé à Cuba pour une brève mission. À son retour, il prépare un doctorat à l’université de Saragosse et devient alors l’un des premiers étudiants à finaliser un programme de recherche médicale, ce qui lui vaudra une succession de nominations dans plusieurs académies, à Saragosse tout d’abord, puis dans les universités de Valence, Barcelone et enfin Madrid.

Santiago Ramón y Cajal, alors étudiant, en 1876

À la naissance de Santiago Ramón y Cajal, le 1er mai 1852, le microscope était déjà un outil connu. Les biologistes l’utilisaient depuis 1665 pour observer les cellules, identifiées et nommées ainsi par le scientifique anglais Robert Hooke (1635-1703) pour désigner de petits compartiments observés dans du liège. Les cellules ont ainsi suscité la curiosité pendant une longue période avant que Theodor Schwann (1810-1882) et Matthias Schleiden (1804-1881), deux biologistes allemands, élaborent vers 1830 la théorie cellulaire, selon laquelle tous les organismes vivants et les tissus sont constitués de cellules, présentées comme les unités structurelles et fonctionnelles de base du vivant. 

En 1837, en observant au microscope des coupes fines de cervelet, l’anatomiste tchèque Johann Purkinje (1787-1869) a décrit pour la première fois des cellules de tissus nerveux, qui prendront plus tard le nom de neurones.

Théorie cellulaire contre théorie réticulaire

Au cours de ses 60 années de carrière au sein de plusieurs institutions académiques, Ramón y Cajal a fait des découvertes majeures dans divers domaines liés à la biologie. Il a ainsi contribué à une meilleure compréhension de l’anatomie des muscles, mais aussi des processus inflammatoires et de la microbiologie, tout en constituant une vaste collection de spécimens de plusieurs espèces animales, allant des insectes aux animaux de grande taille, mais aussi d’embryons de mammifères et de cerveaux d’oiseaux. Son principal héritage reste sans conteste son amélioration de la technique de coloration de Golgi qui a permis de démontrer que le système nerveux central est constitué de cellules, tout comme le reste du corps.

Cours de dissection dirigé par Santiago Ramón y Cajal, 1915

C’est à Pavie, en Italie, que son rival Camillo Golgi a inventé la méthode de coloration des tissus nerveux. Celle-ci consiste à imprégner les échantillons de bichromate de potassium avant de les exposer à une solution de nitrate d’argent. Le mélange induit la formation de cristaux de chromate d’argent, qui teintent les membranes des cellules nerveuses en noir et les font apparaitre par contraste sur fond jaune doré. La procédure a fait l’objet d’une publication en 1873, au moment où Santiago Ramón y Cajal recevait son diplôme de la faculté de médecine. Cette méthode de coloration représentait déjà un progrès important puisqu’elle a permis d’observer plus en détail les fibres nerveuses révélées presque un demi-siècle plus tôt par Johann Purkinje.

En 1887, Ramón y Cajal utilisait régulièrement la méthode de Golgi en y apportant des modifications. Au cours de ses recherches, il a fait varier les concentrations des produits utilisés, ajouté du bleu de méthylène et utilisé des coupes de tissus plus épaisses. Avec cette méthode modifiée, il a pu observer des différences d’absorption des colorants entre les tissus de cerveaux issus d’embryons d’oiseaux et ceux issus d’oiseaux adultes. Une différence qui s’explique par l’absence de myéline au stade embryonnaire. Mais les changements apportés dans la technique ont surtout permis de distinguer clairement les différentes structures du système nerveux central.

Santiago Ramón y Cajal face à son microscope

À cette époque, Camillo Golgi défendait la théorie réticulaire, dominante depuis le milieu du XIXe siècle, qui soutient que le système nerveux central est constitué d’un réseau électrique ininterrompu. Les premières observations de tissu cérébral, qu’il soit coloré par la méthode de Golgi ou par celle de Ramón y Cajal, montrent effectivement des prolongations donnant un aspect réticulaire. Santiago Ramón y Cajal ne contestait pas cette observation, mais il a pu démontrer avec sa technique de coloration améliorée que ces prolongations sont bien des entités cellulaires distinctes, même si elles ne ressemblaient en rien aux petites cellules composant le reste de l’organisme. Le chercheur a ainsi démontré l’existence des corps cellulaires, des axones et des dendrites.

De manière ironique, le débat qui a opposé les deux anatomistes pendant plusieurs années leur ont finalement valu de partager, à juste titre, un prix Nobel en 1906. Une reconnaissance pour le travail de toute une vie qui a permis, grâce à une nouvelle technique de coloration, d’invalider la théorie réticulaire, l’une des plus anciennes théories sur la structure du cerveau.

 

Commenter

3090D553-9492-4563-8681-AD288FA52ACE
Les commentaires peuvent être sujets à modération. Veuillez consulter les Conditions d'utilisation du forum.

Traitement....